Comprende o proceso de montaxe da tarxeta PCB e sente o encanto verde do PCB

En termos de tecnoloxía moderna, o mundo está crecendo a un ritmo moi rápido e a súa influencia pode entrar facilmente en xogo na nosa vida diaria. The way we live has changed dramatically and this technological advance has led to many advanced devices that we didn’t even think of 10 years ago. O núcleo destes dispositivos é a enxeñaría eléctrica e o núcleo é placa de circuíto impreso (PCB).

Un PCB normalmente é verde e é un corpo ríxido con varios compoñentes electrónicos nel. These components are welded to the PCB in a process called “PCB assembly” or PCBA. O PCB consta dun substrato feito de fibra de vidro, capas de cobre que compoñen o rastro, buratos que compoñen o compoñente e capas que poden ser interiores e externas. En RayPCB, podemos proporcionar ata 1-36 capas para PROTOTIPOS de varias capas e 1-10 capas para varios lotes de PCB para a produción de volume. For single-sided and double-sided PCBS, an outer layer exists but no inner layer.

ipcb

The substrate and components are insulated with solder film and held together with epoxy resin.The welding mask can be green, blue or red, as is common in PCB colors. A máscara de soldar permitirá ao compoñente evitar curtocircuítos á vía ou a outros compoñentes.

Os rastros de cobre úsanse para transferir sinais electrónicos dun punto a outro nun PCB. These signals can be high-speed digital signals or discrete analog signals. Estes fíos pódense facer grosos co fin de proporcionar enerxía / alimentación para a alimentación de compoñentes.

In most PCBS that provide high voltage or current, there is a separate grounding plane. Components on the top layer are connected to the internal GND plane or internal signal layer via “Vias”.

Os compoñentes están ensamblados no PCB para permitir que o PCB funcione como foi deseñado. The most important thing is PCB function. Mesmo se as pequenas resistencias SMT non se colocan correctamente ou incluso se cortan pequenas pistas do PCB, é posible que o PCB non funcione. Polo tanto, é importante montar compoñentes dun xeito adecuado. O PCB ao montar compoñentes chámase PCBA ou PCB de montaxe.

Dependendo das especificacións descritas polo cliente ou usuario, a función do PCB pode ser complexa ou sinxela. PCB size also varies according to requirements.

The PCB assembly process has both automatic and manual processes, which we will discuss.

Capa e deseño de PCB

Como se mencionou anteriormente, hai varias capas de sinal entre as capas exteriores. Now we will discuss the types of outer layers and functions.

Understand PCB board assembly process and feel the green charm of PCBD

1 – Substrato: é unha placa ríxida feita de material FR-4 sobre a que os compoñentes están “cheos” ou soldados. Isto proporciona rixidez ao PCB.

2- Copper layer: Thin copper foil is applied to the top and bottom of the PCB to make the top and bottom copper trace.

3- Máscara de soldadura: aplícase ás capas superior e inferior do PCB. This is used to create non-conducting areas of the PCB and insulate the copper traces from each other to protect against short circuits. A máscara de soldar tamén evita soldar pezas non desexadas e garante que a soldadura entre na zona para soldar, como buratos e almofadas. These holes connect the THT component to the PCB while the PAD is used to hold the SMT component.

4- Screen: The white labels we see on PCBS for component codes, such as R1, C1 or some description on PCBS or company logos, are all made of screen layers. A capa de pantalla proporciona información importante sobre o PCB.

There are 3 types of PCBS according to the substrate classification

1- Rigid PCB:

Os PCB son a maioría dos dispositivos PCB que vemos en varios tipos de PCB. Trátase de PCBS duros, ríxidos e resistentes, con diferentes espesores. The main material is fiberglass or simple “FR4”. FR4 significa “flame retarder-4”. As características autoextinguibles do FR-4 fan que sexa útil para o uso de moitos dispositivos electrónicos industriais de núcleo duro. The FR-4 has thin layers of copper foil on both sides, also known as copper-clad laminates. Os laminados revestidos de cobre Fr-4 úsanse principalmente en amplificadores de potencia, fontes de alimentación de modo de conmutación, controladores de servomotores, etc. Por outra banda, outro substrato ríxido de PCB comúnmente usado en electrodomésticos e produtos informáticos chámase PCB fenólico de papel. Son lixeiros, de baixa densidade, baratos e fáciles de perforar. Calculadoras, teclados e ratos son algunhas das súas aplicacións.

2- Flexible PCB:

Made from substrate materials such as Kapton, flexible PCBS can withstand very high temperatures while being as thick as 0.005 inches. It can be easily bent and used in connectors for wearable electronics, LCD monitors or laptops, keyboards and cameras, etc.

3-metal core PCB:

In addition, another PCB substrate can be used like aluminum, which is very efficient for cooling.Este tipo de PCBS pódese usar para aplicacións que requiren compoñentes térmicos como leds de alta potencia, diodos láser, etc.

Installation technology type:

SMT: SMT significa “tecnoloxía de montaxe superficial”. Os compoñentes SMT son moi pequenos e inclúen varios paquetes como 0402,0603 1608 para resistencias e condensadores. Do mesmo xeito, para circuítos integrados IC, temos SOIC, TSSOP, QFP e BGA.

A montaxe SMT é moi difícil para mans humanas e pode ser un proceso de procesamento de tempo, polo que se fai principalmente por robots de captación e colocación automatizados.

THT: THT significa tecnoloxía de orificios pasantes. Components with leads and wires, such as resistors, capacitors, inductors, PDIP ics, transformers, transistors, IGBT, MOSFET, etc.

The components must be inserted on one side of the PCB on one component and pulled by the leg on the other side, cut the leg and welded. THT assembly is usually done by hand welding and is relatively easy.

Requisitos previos do proceso de montaxe:

Prior to the actual PCB fabrication and PCB assembly process, the manufacturer checks the PCB for any defects or errors in the PCB that could cause the failure. This process is called the Manufacturing design (DFM) process. Os fabricantes deben realizar estes pasos básicos de DFM para garantir un PCB impecable.

1- Component layout considerations: Through-holes must be checked for components with polarity. Like electrolytic capacitors must be checked polarity, diode anode and cathode polarity check, SMT tantalum capacitor polarity check. Debe verificarse a entalla IC / dirección da cabeza.

O elemento que precisa o disipador de calor debe ter espazo suficiente para acomodar outros elementos para que o disipador de calor non toque.

2-Hole and through-hole spacing:

The spacing between holes and between holes and traces should be checked. A almofada e o burato pasante non se superpoñerán.

3- Brazing pad, thickness, line width shall be taken into account.

By performing DFM inspections, manufacturers can easily reduce manufacturing costs by reducing the number of scrap panels. This will help in fast steering by avoiding DFM level failures. At RayPCB, we provide DFM and DFT inspection in circuit assembly and prototyping. En RayPCB, empregamos equipos OEM de última xeración para ofrecer servizos OEM de PCB, soldados por ondas, probas de tarxetas PCB e montaxe SMT.

Proceso paso a paso da montaxe de PCB (PCBA):

Paso 1: aplique a pasta de soldadura usando o modelo

First, we apply solder paste to the area of the PCB that fits the component. This is done by applying solder paste to the stainless steel template. A plantilla e o PCB están unidos por un dispositivo mecánico e a pasta de soldadura aplícase uniformemente a todas as aberturas do taboleiro a través dun aplicador. Apply solder paste evenly with applicator. Polo tanto, no aplicador debe usarse pasta de soldadura adecuada. Cando se retire o aplicador, a pasta permanecerá na área desexada do PCB. Pasta de soldadura gris 96.5% de estaño, que contén un 3% de prata e un 0.5% de cobre, sen chumbo. After heating in Step 3, the solder paste will melt and form a strong bond.

Step 2: Automatic placement of components:

O segundo paso de PCBA é colocar automaticamente os compoñentes SMT no PCB. Isto faise usando un robot pick and place. A nivel de deseño, o deseñador crea un ficheiro e proporciónao ao robot automatizado. Este ficheiro ten as coordenadas X, Y preprogramadas de cada compoñente usado no PCB e identifica a localización de todos os compoñentes. Using this information, the robot only needs to place the SMD device accurately on the board. The pick and place robot will pick up components from its vacuum fixture and place them accurately on the solder paste.

Antes da chegada das máquinas de captación e colocación robóticas, os técnicos collían compoñentes con pinzas e colocábanas no PCB observando detidamente a situación e evitando as mans. This results in high levels of fatigue and poor vision for technicians, and leads to a slow PCB assembly process for SMT parts. Polo tanto, o potencial de erro é alto.

A medida que a tecnoloxía madura, os robots automatizados que recollen e colocan compoñentes reducen a carga de traballo dos técnicos, permitindo a colocación rápida e precisa de compoñentes. Estes robots poden traballar 24/7 sen fatiga.

Paso 3: soldar por refluxo

The third step after setting up the elements and applying the solder paste is reflux welding. Reflow welding is the process of placing the PCB on a conveyor belt with components. The conveyor then moves the PCB and components into a large oven, which produces a temperature of 250 o C. A temperatura é suficiente para derreter a soldadura. A soldadura derretida mantén o compoñente no PCB e forma a unión. After high temperature treatment, the PCB enters the cooler. These coolers then solidify the solder joints in a controlled manner. Isto establecerá unha conexión permanente entre o compoñente SMT e o PCB. No caso dun PCB de dobre cara, como se describiu anteriormente, o lado do PCB con menos ou menos compoñentes será tratado primeiro dos pasos 1 ao 3 e despois ao outro lado.

Understand PCB board assembly process and feel the green charm of PCBD

Paso 4: inspección e inspección de calidade

Despois da soldadura por refluxo, é posible que os compoñentes estean mal alineados debido a algún movemento incorrecto na bandexa do PCB, o que pode provocar conexións de curtocircuíto ou circuítos abertos. These defects need to be identified, and this identification process is called inspection. As inspeccións poden ser manuais e automatizadas.

A. Manual check:

Because the PCB has small SMT components, visual inspection of the board for any misalignment or malfunction can cause technician fatigue and eye strain. Polo tanto, este método non é viable para placas SMT anticipadas debido a resultados inexactos. Non obstante, este método é viable para placas con compoñentes THT e densidades de compoñentes máis baixas.

B. Detección óptica:

Este método é viable para grandes cantidades de PCBS. O método utiliza máquinas automatizadas con cámaras de alta potencia e alta resolución montadas en varios ángulos para ver as xuntas de soldadura desde todas as direccións. Dependendo da calidade da unión de soldadura, a luz reflectirase na unión de soldadura en diferentes ángulos. This automatic optical inspection (AOI) machine is very fast and can process large quantities of PCBS in a very short time.

CX – ray inspection:

The X-ray machine allows technicians to scan the PCB to see internal defects. This is not a common inspection method and is only used for complex and advanced PCBS. If not used properly, these inspection methods may result in rework or PCB obsoletion. As inspeccións deben realizarse regularmente para evitar demoras, man de obra e custos de material.

Paso 5: fixación de compoñentes THT e soldadura

Os compoñentes do burato pasante son comúns en moitas placas de PCB. These components are also called plated through holes (PTH). Os cables destes compoñentes pasarán polos buratos do PCB. Estes buratos están conectados a outros buratos e a través de buracos por trazas de cobre. Cando estes elementos THT son inseridos e soldados nestes buratos, están conectados eléctricamente a outros buratos do mesmo PCB que o circuíto deseñado. These PCBS may contain some THT components and many SMD components, so the welding method described above is not suitable for THT components in the case of SMT components such as reflow welding. So the two main types of THT components that are welded or assembled are

A. Manual welding:

Manual welding methods are common and often require more time than an automated setup for SMT. Normalmente un técnico está asignado para inserir un compoñente á vez e pasar a placa a outros técnicos inserindo outro compoñente na mesma placa. Polo tanto, a placa de circuíto moverase ao redor da liña de montaxe para que o compoñente PTH se encha nela. Isto fai que o proceso sexa longo e moitas empresas de deseño e fabricación de PCB evitan usar compoñentes PTH nos seus deseños de circuítos. Pero o compoñente PTH segue sendo o compoñente favorito e máis usado pola maioría dos deseñadores de circuítos.

B. Soldadura por onda:

A versión automatizada da soldadura manual é a soldadura por ondas. Neste método, unha vez colocado o elemento PTH no PCB, o PCB colócase nunha cinta transportadora e trasládase a un forno dedicado. Aquí, ondas de soldadura fundida salpican no substrato do PCB onde están presentes os compoñentes. Isto soldará todos os pins inmediatamente. However, this method only works with single-sided PCBS and not double-sided PCBS, as melted solder on one side of the PCB can damage components on the other. Despois disto, mova o PCB para a inspección final.

Paso 6: inspección final e probas funcionais

O PCB xa está listo para probar e inspeccionar. This is a functional test in which electrical signals and power are given to the PCB at the specified pins and the output is checked at the specified test point or output connector. This test requires common laboratory instruments such as oscilloscopes, digital multimeters, and function generators

Esta proba úsase para comprobar as características funcionais e eléctricas do PCB e validar os deseños de circuíto e sinal de corrente, tensión, analóxico e dixital descritos nos requisitos do PCB.

Se algún dos parámetros do PCB mostra resultados inaceptables, descartarase ou desbotarase segundo os procedementos estándar da empresa. A fase de proba é importante porque determina o éxito ou o fracaso de todo o proceso PCBA.

Paso 7: limpeza final, acabado e envío:

Now that the PCB has been tested in all aspects and declared normal, it is time to clean up unwanted residual flux, finger grime and oil. As ferramentas de limpeza a alta presión a base de aceiro inoxidable con auga desionizada son suficientes para limpar todo tipo de sucidade. A auga desionizada non dana o circuíto PCB. Despois de lavar, seca o PCB con aire comprimido. O PCB final xa está listo para ser embalado e enviado.